关于钢物结构的涂料使用

TH系列钢结构外防腐涂料的选择

（黄 鑫 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所）

摘 要 介绍了TH 系列钢结构外防腐涂料体系的构成及相关涂料品种的应用特征

前 言

钢结构设备涉及桥梁、油品储罐、电力设施、船舶、海上平台、栈桥及石油化工装置等。目前钢结构长效重防腐一般采用底漆－中间漆－面漆的配套体系，单一树脂结构的防腐体系很少采用。现就配套体系中底漆和面漆的技术要求及应用特性介绍如下。

1底 漆

底漆是涂料防护体系的重要组成部分，其原理依颜料的防锈原理可分为物理防锈、化学防锈、电化学防锈。

1.1物理防锈底漆

利用的是颜料的屏蔽作用，防止水、氧及离子的通过。以氧化铁红、云母氧化铁、铝粉、石墨等为主。

1.2化学防锈底漆

利用的是缓蚀作用原理，化学防锈颜料在水的存在下，释放出缓蚀离子，通过缓蚀电池的电极极化，抑制腐蚀的进行。

从配方工艺的设计上，通常将物理和化学两种防锈原理进行综合考虑，化学防锈弥补物理防锈的不足，而屏蔽作用又能防止缓释离子的流失。

底漆依其性能的差异可分为普通型底漆和长效型底漆，技术要求见表1

普通型底漆包括红丹醇酸防锈漆、红丹酚醛防锈漆、云铁酚醛防锈漆等。长效型底漆采用环氧富锌底漆、无机富锌底漆、氯化橡胶底漆、环氧云铁防锈底漆、环氧防锈漆、环氧聚氨酯底漆等。长效型底漆漆基以环氧树脂的品种应用较多，因为环氧树脂的性能（附着力、柔韧性、冲击强度、耐水性等）较为优异，如我公司的TH-932环氧云铁底漆。长效型防护体系中，一般还以一道厚膜中间漆过渡，尤其是在采用富锌底漆时，防护效果更佳。主要采用环氧厚膜漆、环氧云铁厚膜漆、环氧中涂漆、氯化橡胶中涂漆等。

1.3电化学防锈漆

依电化学防护的原理，靠牺牲阳极的阴极保护，其中阳极由树脂中的金属粉提供。金属粉的用量应能达到金属粉之间及金属粉与树脂之间的电接触，以富锌底漆为代表（如TH-930）。富锌底漆根据树脂基体的不同，分为无机和有机富锌底漆；无机富锌底漆的树脂基体以硅酸锂及硅酸钾为主，有机富锌底漆多指环氧富锌底漆。富锌底漆的行业标准（送审稿）有以下主要技术要求（表2）。

上述技术规格，对漆膜的机械性能只有冲击强度的要求，耐盐雾性作为技术保证指标（型式检验），一般企业很难施行；从实际应用的经验，以环氧富锌底漆为例，下列技术指标衡量更为实用有效（表3）

出厂检验时，单就冲击强度的检验，还不能体现对环氧富锌底漆的技术要求；必须结合柔韧性、附着力、耐盐水性，方能给出涂料性能的客观评判。

富锌底漆在应用中对底材的处理要求较高，锈渍、油污等杂质，对涂层的附着力有极大的影响，最终导致涂层的防护效果下降、甚至涂层的脱落。

2 面 漆

钢结构外防腐涂料面漆，也分普通型面漆和长效型面漆两大类。普通型面漆树脂多采用醇酸、丙烯酸、热塑型有机硅丙烯酸、氯化橡胶（或其改性体）、高氯化聚乙烯等，配以云铁、铝粉、鳞片石墨粉等颜料；长效型面漆树脂以脂肪族聚氨酯、有机硅醇酸、有机硅丙烯酸（分装）、氯醚、氟碳漆、脂肪族环氧等。普通型与长效型面漆的分类还是以树脂的品质而定，两种面漆的技术规格应满足以下技术要求（表4）。

醇酸树脂、氯化橡胶作为面漆的应用已有较长的历史，石油炼化行业的储油罐、管线、市政设施、船舶等，多数还采用醇酸涂料，主要还是从防护成本较低的角度考虑，一般不能维持较长的修复周期。氯化橡胶（或与丙烯酸、醇酸改性）目前在集装箱防护方面应用的较普遍，桥梁、船舶、油罐上也有应用；氯化橡胶的特点是本身的机械性能较差，需由增韧剂（氯化石蜡等）或其它种类的树脂来调整。高氯化聚乙烯树脂是近几年来产品（TH-911），其品质与氯化橡胶相近；由于氯化方法的不同，树脂的机械性能也有差异：气－固法氯化的树脂性能相对较好，而液相法氯化的相对较差。高氯化聚乙烯树脂也可由其它树脂改性，以提高其部分性能，这本身就体现了其性能的某些缺陷。之所以把氯化乙烯类涂料列为普通型，是因为其本身所达到的耐候指标所限（如氯化橡胶行标规定的人工加速老化试验300h，不起泡、不剥落、不开裂、轻微变色和失光、白色和浅色漆粉化程度不大。）。丙烯酸树脂涂料，有纯丙和苯丙两类；纯丙烯酸树脂一般由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯等单体共聚而成，苯乙烯－丙烯酸树脂，一般在丙烯酸单体共聚时添加了15～30％的苯乙烯单体，以改善纯丙树脂的性能。一般认为苯乙烯的加入降低了纯丙树脂的抗黄变性等性能，但从各种文献报道看，这种结论还不能完全肯定(TH-912)。硅丙树脂是将低分子有机硅单体与丙烯酸单体共聚或对丙烯酸树脂的接枝亦或两种树脂的共混，有机硅含量一般不大于10％。这种改性对降低丙烯酸树脂的表面张力和提高耐候性有一定的效果，但没有摆脱热塑丙烯酸树脂的本质，与双组分同类树脂相比性能有较大的差异(TH-915)。

长效型面漆的特点是树脂本身具有较完美的力学性能，耐候性也较佳。脂肪族聚氨酯羟基树脂以耐黄变聚醚型为主；丙烯酸聚氨酯也属于聚氨酯的范畴(TH-936)，其羟基树脂以纯丙单体共聚体性能为好，因丙烯酸树脂的结构对不同波长的可见光线有均匀的透光率，同时能透过紫外光线，在复合漆的加速老化中表现出了极优异耐候性能；双组分有机硅丙烯酸树脂的羟基组分，是将一定比例的有机硅单体与丙烯酸类单体共聚而成，由于有机硅单体的引入，复合涂层的抗沾污性有较大的提高，耐候性更佳。异氰酸酯组分应选用缩二脲类耐黄变型固化剂，其当量用量应高于羟基的当量用量。氟碳涂料是含氟碳组分的羟基树脂与缩二脲类固化剂的复合物，据认为是目前耐候性能最佳的长效防腐面漆。但国内近些年来的产品大多采用日本的技术，氟碳成分仅占树脂量的25％，而美国（PPG公司）产品的氟碳含量高达70％，具有超级耐老化性，相比之下，日本的产品性能与比美国相比就有较大的差异。氯醚涂料是由氯乙烯（75％）与乙烯基异丁基醚（25％）的共聚物，由德国BASF公司研制的Laroflex系列产品，其特点是由于乙烯基异丁基醚的内增塑作用，树脂本身就具有很好的机械性能，一般不需外加增韧剂；与氯化橡胶、高氯化聚乙烯相比，耐候性能更为突出；缺点是耐溶剂性较差、溶剂挥发较慢、漆膜有较大的透气性，但不失为长效防腐面漆的品种之一。脂肪族环氧多以国外产品为主，如葡萄牙的EURO－ES301，其耐候性可达到：

耐紫外线2000h，粉化（ASTM D659）：4级

天然暴晒2年，粉化（ASTM D659）：4级

耐盐雾（ASTM B117）2000h：无损坏

该类产品在船舶、油品储罐、海上平台等多个钢结构设施上得到应用，效果理想。

3 结束语

钢结构外防腐涂料根据配套体系的不同，分为普通型和长效型。普通型的耐候年限在5－15年，由底漆、面漆配套，涂层厚度要求达到200μm；长效型耐候年限在15－20年，由底漆、中间漆、面漆配套，涂层厚度要求在260－300μm。在应用过程中，一般根据设备的防护年限要求及新旧程度进行配套体系的选择。

项 目 指 标

普通型底漆 长效型底漆

在容器中状态 搅拌后无硬块，呈均匀状态

漆膜外观 漆膜平整，允许略有刷痕

细度， ≤

含片状（金属）颜料漆

其它 90

60 90

60

附着力（划圈法），级 ≤ 2 2

耐弯曲性，mm 1 1

耐冲击性，cm ≥ 40 40

干燥时间，h ≤

表干

实干 4

24 4

24

耐盐水性（3％Nacl溶液） 144h不起泡、不生锈 240h不起泡、不生锈

表1 钢结构防护底漆的技术要求

项 目 指 标

无机富锌 环氧富锌

在容器中的状态 液料，搅拌混合后无硬块呈均匀状态。粉末，应呈微小均匀粉末状态。

施工性 对施涂无障碍

干燥时间，h

表干 ≤

实干 ≤ 1

24

适用期，h ≥ 5

耐冲击性，cm 25 50

耐盐雾性 168h没有红锈斑 72h没有红锈斑

不挥发份，％ ≥ 70

不挥发份中的锌含量，％ ≥ 80 70

环氧树脂的定性 含有环氧树脂

耐候性，（天然曝晒6个月） 不起泡，不生锈、不开裂、不剥落

表2 富锌底漆的技术要求

项 目 指 标

颜色及外观 灰色、表面平整

附着力，级 ≤ 2

柔韧性，mm 1

冲击强度，cm 50

适用期，h ≥ 5

固含量％ ≥ 70

不挥发分，％ ≥ 70

不挥发分中的金属锌含量，％ ≥ 70

干燥时间，h ≤

表干

实干 1

24

耐盐水性，（3％Nacl,一周） 没有红锈斑

耐候性，（6个月天然暴晒） 不生锈、不开裂、不脱落

表3 环氧富锌底漆的技术要求

项 目 指 标

普通面漆 长效型面漆

在容器中状态 搅拌后无硬块，呈均匀状态

漆膜外观 漆膜平整

细度μm， ≤

含片状金属颜料漆

其它 80

40 60

40

附着力（划圈法），级 ≤ 2 2

耐弯曲性，mm 1 1

耐冲击性，cm ≥ 40 40

干燥时间，h ≤

表干

实干 6

24 6

24

耐水性 8h不起泡、不脱落、允许轻微失光和变色 12h不起泡、不脱落，允许轻微失光和变色

施工性 喷涂、刷涂无障碍 喷涂、刷涂无障碍

贮存稳定性

结皮性， 级

沉降性（1y），级 8

6 10

8

人工加速老化 400h不起泡，不开裂，允许二级变色和二级粉化 800h不起泡，不开裂，允许二级变色和二级粉化

耐盐雾性 1000h不起泡，不脱落

表4 钢结构防护面漆的技术要求